[发明专利]机器人滚动路径规划方法、系统、存储介质、设备及应用

权利要求书

1.一种机器人滚动路径规划方法，其特征在于，所述机器人滚动路径规划方法包括以下步骤：

初始化；

构建滚动路径规划区域并求出各非障碍物节点所受的综合静态势场U_sum，并将起始点设为当前节点；

计算当前节点周围八节点的动态斥力势场U_repd，并将邻域U_sum+U_repd小的值设为当前点；当前窗口内若无动态障碍物，则所述动态斥力势场为0；

判断当前节点是否为目标点，若是，则转输出当前滚动窗口内规划好的路径；否则，则转判断当前点是否位于本次滚动规划的窗口边界；

判断当前点是否位于本次滚动规划的窗口边界，若是，则转将当前节点记为当前滚动窗口下的子目标点；否则，则转计算当前节点周围八节点的动态斥力势场U_repd，并将邻域U_sum+U_repd小的值设为当前点；

将当前节点记为当前滚动窗口下的子目标点；

输出当前滚动窗口内规划好的路径；

判断当前滚动窗口内规划出的可行路径长度是否大于机器人行进步长，若是，则转从本次滚动规划的起始点起按步长截取局部路径的路径点，即切片处理，并对截取出的路径点平滑处理；否则，对规划出的局部路径的路径点平滑处理，然后转平滑处理后的路径点保存在Point List，并将所述Point List的第一个节点设为机器人当前节点；

从本次滚动规划的起始点起按步长截取局部路径的路径点，即切片处理，并对截取出的路径点平滑处理；

平滑处理后的路径点保存在Point List，并将所述Point List的第一个节点设为机器人当前节点。

2.如权利要求1所述的机器人滚动路径规划方法，其特征在于，所述机器人滚动路径规划方法，还包括：

(1)在每一次滚动规划区域，即滚动窗口内计算出所述范围内各个自由节点受到的引力势场；

(2)计算出该范围内各个自由节点与动静态障碍物点的距离，并根据所述距离计算出所述范围内各个自由节点的斥力场强度；

(3)若当前滚动窗口内探测到有动态障碍物的存在，则需计算由机器人与动态障碍物的相对运动速度引起的速度斥力势场；其中，在一个滚动窗口内，每次只能计算机器人当前所占节点的相邻八个节点对应的速度斥力场强度。

3.如权利要求2所述的机器人滚动路径规划方法，其特征在于，所述人工势场法的基本思想是：机器人被吸引向目标，同时被先前已知的障碍物所排斥；如果在机器人移动中出现新的障碍物，为了集成这个新的信息，可以更新势场；在最简单的情况下，假设机器人是一个点，忽略机器人的运动方向θ，最后所得的势场是关于(x,y)的二元函数，换言之，势场是三维的；假定一个可微的势场函数U(X)，则可得到作用于位置X＝(x,y)的相关人工力F(X)：

其中，表示在位置点X处U的梯度向量；

作用于机器人的势场的计算值是目标的引力场和障碍物的斥力场之和：

U(X)＝U_att(X)+U_rep(X)；

相似地，力也可被分离成吸引和排斥两部分：

4.如权利要求2所述的机器人滚动路径规划方法，其特征在于，步骤(1)中，所述引力势场的构建，包括：

将引力势场函数定义为抛物线函数：

式中，K_att是一个正的比例因子，这里也称为引力常数；ρ(X,X_goal)表示欧氏距离||X-X_g||；引力势场是可微的，引力为引力势场对距离求导，形成吸引力F_att：

当机器人到达目标点时，该力线性地收敛至0。